Thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1 - BÀI 6: THẠCH DỪA ĐÓNG LY NHỰA ppsx

Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 7

BÀI 6:





CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
THẠCH DỪA ĐÓNG LY NHỰA
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 8

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Giúp sinh viên làm quen trực tiếp với nguyên liệu, các công đoạn trong công nghệ sản
xuất thạch dừa đóng ly nhựa.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1. Bao bì thực phẩm:
¾ Đònh nghóa:
Bao bì là vật chứa đựng, bao bọc thực phẩm thành đơn vò để bán. Bao bì có thể bao gồm
nhiều lớp bao bọc, có thể phủ kín hoàn toàn hay chỉ bao bọc một phần sản phẩm.
Bao bì phải đảm bảo chất lượng cho sản phẩm, có thể phân phối, lưu kho, kiểm tra và
thương mại…một cách thuận lợi.
¾ Chức năng:
- Đảm bảo số lượng và chất lượng.
- Thông tin, giới thiệu sản phẩm, thu hút người tiêu dùng.
- Thuận lợi trong phân phối, lưu kho, quản lý, tiêu dùng.
¾ Phân loại:
Người ta có thể phân loại bao bì thực phẩm dựa theo: loại thực phẩm; tính năng kỹ thuật
của bao bì; vật liệu bao bì nhưng thường người ta vẫn hay phân loại theo vật liệu của bao

bì. Dựa theo sự phân loại này ta có các dạng bao bì sau:
- Giấy bìa cứng, bìa carton gợn sóng.
- Thủy tinh.
- Thép tráng thiếc.
- Nhôm.
- Các loại plastic nhựa nhiệt dẻo.
- Màng ghép nhiều loại vật liệu.
2. Bao bì plastic
Nguyên liệu sản xuất plastic là nguồn hydrocarbon từ dầu hỏa, được tách trong quá trình
lọc dầu. Với trữ lượng dầu hỏa từ quặng mỏ rất lớn nên nguồn hydrocarbon cũng vô cùng
phong phú, gí thành thấp. Do đó công nghệ chế tạo vật liệu plastic cùng với công nghệ bao
bì plastic đã phát triển nhanh, đa dạng, phong phú về chủng loại; bao bì đạt tính năng cao
trong chứa đựng, bảo quản các loại thực phẩm. Bao bì plastic thường không mùi, không vò,
có loại có thể đạt độ mềm dẻo, áp suất bề mặt thực phẩm khi được tạo nên độ chân không
cao trong trường hợp sản phẩm cần bảo quản trong chân không, cũng có loại bao bì đạt độ
cứng vững cao, chống va chạm cơ học hiệu quả, chống thấm khí hơi do đó đảm bảo được
áp lực cao bên trong môi trường chứa thục phẩm. Bao bì plastic có thể trong suốt nhìn thấy
rõ sản phẩm bên trong, hoặc có thể mờ đục, che khuất hoàn toàn ánh sáng để bảo vệ thực
phẩm; bên cạnh đó, có loại có thể chòu được nhiệt độ thanh trùng hoặc nhiệt độ lạnh đông
thâm độ. Các loại bao bì plastic được in ấn nhãn hiệu dễ dàng, đạt được độ mỹ quan yêu
cầu. Ngoài ra, tính chất nổi bật hơn cả là bao bì plastic nhẹ hơn tất cả các loại vật liệu bao
bì khác, rất thuận tiện trong phân phối, chuyên chở.
¾ Một số loại plastic:
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 9
Dạng homopolyme:PE (polyethylene): LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE; PP
(polypropylene) ; OPP (oriented polypropylene); PET (polyethyleneglycol therephthalate);
PS (polystyrene); OPS (oriented polystyrene); EPS (foamed polystyrene); PVC (polyvinyl
chloride); PVDC (polyvinylidene chloride); PA (polyamide); PVA (poly vinylacetat); PC
(polycarbonate)

Dạng copolyme:EVA (ethylene + vinylacetat); EVOH (ethylene + vinylalcohol); EAA
(ethylene + axit acrylic); EBA (ethylene + butylacrylate); EMA (ethylene + methylacrylate);
EMAA (ethylene + axit methylacrylic).
Trong thực phẩm thường dùng các loại bao bì plastic ở dạng homopolyme sau:












• PE:



PE được phân làm 3 nhóm chính sau:
LDPE LLDPE HDPE
Đặc điểm:
- Tỷ trọng 0.91 – 0.925
g/cm
3

- Trong nhưng có ánh hơi
mờ, độ bóng bề mặt khá cao

- Bò kéo dãn và dễ bò đứt
dưới tác dụng lực
- Tính chòu nhiệt:
t
nc
= 93
0
C
t
min
= -57
0
C
t
hàn
= 100

- 110
0
C
- Khả năng chống lại các
tác nhân:

- Tỷ trọng 0.91 – 0.92
g/cm
3

- Trong hơi mờ, độ bóng
bề mặt cao, tính mềm dẻo
cao.

- Ít bò giãn, khó đứt.

- Tính chòu nhiệt:
t
nc
= 95

- 180
0
C
t
min
= -57
0
C
t
hàn
= 120

- 150
0
C



- Tỷ trọng 0.941 – 0.965
g/cm
3

- Trong mờ, mức độ mềm

dẻo kém hơn LDPE và
LLDPE, tính cứng vững cao.
- Có tính chất cơ lý cao
nhất so LDPE và LLDPE
- Tính chòu nhiệt:
t
nc
= 121
0
C
t
min
= -46
0
C
t
hàn
= 140

- 180
0
C


Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 10
 Chống thấm nước tốt
 Chống thấm các khí
O
2

, CO
2
, N
2
và hơi nước
kém
 Chống thấm dầu mỡ
kém.
 Bền đối với axit, kiềm,
muối vô cơ.
 Bò hư hỏng trong dung
môi hữu cơ.
- Khả năng in ấn trên bao
bì kém
- Khi bò chiếu xạ thì trở
nên vàng, trong suốt, cứng
giòn hơn
Ứng dụng:
- Dùng làm bao bì thủy sản
- Dùng làm lớp trong cùng
của bao bì nhiều lớp

 Chống thấm các khí
O
2
, CO
2
, N
2
và hơi nước

cao hơn LDPE
 Chống thấm dầu mỡ
được cải thiện hơn.
 Bền đối với axit,
kiềm, muối vô cơ.
 Bò hư hỏng trong dung
môi hữu cơ.
- Khả năng in ấn trên bao
bì cao hơn LDPE




- Dùng làm bao bì thủy
sản
- Dùng làm lớp trong cùng
của bao bì nhiều lớp hoặc
làm lớp ngoài cùng để
chống thấm nước cho các
loại bao bì giấy.

 Chống thấm các khí
O
2
, CO
2
, N
2
và hơi nước cao
hơn 2 loại trên.

 Chống thấm dầu mỡ
được cải thiện hơn.
 Bền đối với axit, kiềm,
muối vô cơ.
 Bò hư hỏng trong dung
môi hữu cơ.
- Khả năng in ấn trên bao
bì kém




- Dùng làm bao bì thủy sản
- Dùng làm lớp trong cùng
của bao bì nhiều lớp, tạo
hình dạng các ly chén, lọ
bình chứa các loại vật phẩm
cần thanh trùng.

• PP



Tỷ trọng 0.885 – 0.905 g/cm
3

t
nc
= 132 - 149
0

C
t
min
= -18
0
C
t
hàn
= 140
0
C
- Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như
PE, không bò kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. Đặc biệt khả năng bò xé rách dễ
dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ.
- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ.
- Chòu được nhiệt độ cao hơn 100
0
C. Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP
(140
0
C), cao so với PE.
- Có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm
lớp trong cùng.
- Có tính chất chống thấm O
2
, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác.
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 11
Ứng dụng:
- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống

oxy hóa một cách nghiêm ngặt.
- Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn.
- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng
tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao
bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì.
• OPP:




Tỷ trọng 0.902 – 0.907 g/cm
3

t
nc
= 140 - 146
0
C
t
min
= -50
0
C
t
hàn
= 150
0
C
- OPP chính là sản phẩm của quá trình đònh hường lại PP bằng cách kéo giãn theo
phương ngang (vuông góc với chiều dọc). Do đó OPP không bò giãn dài dưới tác dụng của

lực kéo, luôn được chế tạo dạng màng.
- Rất bền cơ học, nhưng bò xé rách dễ dàng khi đã có một vết đứt nhỏ, trong suốt, độ
bóng bề mặt cao hơn PP.
- Khả năng chống thấm dầu mỡ rất tốt; bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ,
bò hư hỏng trong dung môi hữu cơ.
Ứng dụng:
Dùng làm lớp màng ngoài cùng của bao bì ghép dạng túi vì có tính chòu nhiệt, bền cơ
học, chống thấm khí, hơi nước tốt và dễ xé rách.

• PA:
Tỷ trọng 1.13 g/cm
3

t
max
= 220
0
C
t
min
= -73
0
C
- Màng có tính mềm dẻo cao, trong suốt.
- Không bền cơ học, bò giãn dưới lực kéo.
- Tính chống thấm nước và hơi nước rất kém (so với bao bì plastic), tính chống thấm
dầu mỡ kém.
- Bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ, hư hỏng trong dung môi hữu cơ.
- Chống thấm các khí rất tốt.
Ứng dụng:

- Làm màng co bọc thực phẩm để chờ tiêu thụ trong một thời gian ngắn.
- Màng bọc trong lò vi ba.
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 12
- Ghép ngoài với màng PE tạo các bao bì dạng túi để đựng các thủy sản lạnh hút chân
không.

• PET:




Tỷ trọng 1.38 – 1.41 g/cm
3

t
max
= 225
0
C
t
min
= -70
0
C
t
hàn
= 90
0
C

- Là loại nhựa cứng trong suốt, dạng màng có tính mềm dẻo.
- Có độ bền cơ học cao, có khả năng chòu đựng lực xé và lực va chạm, chòu đựng sự
mài mòn cao, có độ cứng vững cao.
- Trơ với môi trường thực phẩm.
- Chống thấm khí CO
2
, O
2
tốt hơn các loại polyelefin.
- Màng PET luôn luôn được phủ một lớp plastic khác bên ngoài để có thể hàn dán
nhiệt ghép mí bao bì, thường dùng là PVDC nhằm đồng thời làm tăng tính chống thấm hơi
nước và khí O
2
, hoặc cũng có thể dùng lớp phủ PE nhằm để hàn dán nhiệt tốt.
- Không bò hư hỏng bởi dung môi hữu cơ.
- Chống thấm dầu, mỡ rất cao.
Ứng dụng:
- Làm chai lọ đựng nước giải khát có gas.
- Túi đựng thực phẩm khô cần chống oxy hóa.

• PS







Tỷ trọng 1.05 – 1.06 g/cm
3

t
nc
= 100
0
C
t
min
= -70
0
C
t
hàn
= 180 - 200
0
C
- Là loại nhựa cứng trong suốt, không có mùi vò, cháy cho ngọn lửa không ổn đònh.
- Không màu và dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia công bằng phương pháp ép và ép
phun.
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 13
- Hòa tan trong cacbua hydro thơm, cacbua hydro clo hóa, este, ceton; không hòa tan
trong cacbua hydro mạch thẳng, rượu thấp (rượu có độ rượu thấp), ete, phenol, axit acetic
và nướcc.
- Bền vững trong các dung dòch kiềm, axit sulfuric, photphoric và boric với bất kì nồng
độ nào. Bền với axit clohydric 10 - 36%, axit acetic 1- 29%, axit formic 1-90% và các axit
hữu cơ khác. Ngoài ra PS cũng bền với xăng, dầu thảo mộc và dung dòch muối. Axit nitric
đậm đặc và các chất chống oxy hóa khác sẽ phá hủy PS.
- Tính chất cơ học của PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp. PS có trọng lượng phân tử
thấp rất dòn và có độ bền kéo thấp. Trọng lượng phân tử tăng lên thì độ bền cơ và nhiệt

tăng, độ dòn giảm đi. Nếu vượt quá mức độ trùng hợp nhất đònh thì tính chất cơ học lại
giảm. Giới hạn bền kéo sẽ giảm nếu nhiệt độ tăng lên. Độ giãn dài tương đối sẽ bắt đầu
tăng khi đạt tới nhiệt độ 800C, vượt quá nhiệt độ này PS sẽ trở lên mềm và dính như cao
su.
Ứng dụng:
- Làm chén, khay đựng thức ăn dạng trong hoặc bọt xốp đục.
- Làm vật chêm xốp chống va chạm cơ học.

III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

1. Quy trình công nghệ sản xuất thạch dừa thô
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 14
cặn
Bổ sung dinh dưỡng
Thanh trùng
Lên men
Chỉnh PH
Tách khối cellulose
Làm nguội
Nước dừa
gia
ø
Thạch dừa
thô
Đ
ường SA,
DAP
Giống
10

–
12 ngày
10
–
15 phút
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 15

2. Giải thích quy trình:

2.1 Giống:
• Vi khuẩn acetobacter xylinum:
 Đặc điểm
- Chủng Acetobacter xylinum này có nguồn từ Philippin. Acetobacter xylinum thuộc
nhóm vi khuẩn acetic. Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì Acetobacter
xylinum thuộc: lớp Schizommycetes, bộ Pseudomonadales, họ Pseudomonadieae.
- A.xylinum là loại vi khuẩn dài khoảng 2m, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, có
khả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc nhuộm Iod và H
2
SO
4
.
- A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5. t
o
= 28-32
o
C và có thể tích luỹ 4.5% acid acetic.
Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng
vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quay ngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn.
 Sinh lý, sinh hoá

- A.xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy. Trong tế bào vi khuẩn,
glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền chất nằm trên màng tế bào. Kế đó
nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với một enzyme. Enzyme này có thể polyme hoá
glucose thành cellulose.
- A.xylinum tạo nên lớp cellulose dày là do môi trường nuôi cấy nước dừa có bổ sung
các chất dinh dưỡng cần thiết. Cellulose là những polisaccharide không tan trong nước mà
tan trong môi trường kiềm. Đó cũng là thành phần chính của màng tế bào thực vật.
- Polysaccharide của vi sinh vật thường được tích tụ đáng kể trong các môi trường lỏng.
Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharide. Lượng các oligo và các
polysaccharide nội bào có thể đạt tới 60% trọng lượng khô của tế bào.
- Tất cả các oligo và polysaccharide được tổng hợp bằng cách kéo dài chuỗi
saccharide có trước nhờ vào việc thêm vào đơn vò monosaccharide. Đơn vò monosaccharide
được thêm vào tham gia phản ứng ở dạng nucleotide, monosaccharide được hoạt hoá
thường là dẫn xuất của các uridin diphosphat (UDP-X) nhưng đôi khi cũng với các
nucleotide, purin và các pirimidin khác.
- Sự tổng hợp diễn ra theo các phản ứng sau:
…X-X-X-X- + UDP-X = …X-X-X-X-X + UDP
n nhánh (n+1) nhánh
- Cơ chế quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo sự tổng hợp các loại polysaccharide phân
nhánh hiện chưa rõ.
- Người ta cho rằng thứ tự các gốc đường và tính đặc trưng tham gia của chúng vào
chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào các enzyme transferase.
- Acetobacter xylinum sống thích hợp ở nhiệt độ 28-32oC. Ở nhiệt độ này quá trình
hình thành các sản phẩm trong đó có thạch dừa là tốt nhất.
• Chuẩn bò giống để sản xuất:
- Giống Acetobacter xylinum được nuôi trong môi trường thạch nghiêng, thành phần
gồm:
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 16
SA 8g

DAP 2g
Saccharose 20g
Agar 20g
Nước dừa 1l
- Các ống nghiệm chứa môi trường thanh trùng ở 121
0
C trong 20 phút.
- Cấy giống , để trong tủ ấm 3- 4 ngày.
- Tiến hành nhân giống, có thể qua 1 cấp hoăc hai cấp hoặc nhiều hơn tuỳ theo qui mô
sản xuất. Thành phần môi trường nhân giống như trên nhưng không có Agar gọi là môi
trường dòch thể. Môi trường được khử trùng ở 100
0
C trong 30 phút. Để nguội đến 30
0
C,
cấy giống theo tỉ lệ 10%. Lắc hay sục khí trong thời gian 18- 20 giờ. Sau đó giống được
đưa vào sản xuất.
2.2 Giải thích quy trình:
Bước 1:Chuẩn bò môi trường:
- Nước dừa già được thu nhận ở các nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy. Thành phần
gồm: đường, protein, dầu béo, khoáng ,vitamin…hoà tan và một số tạp chất khác.
- Dùng vải lọc để loại bỏ tạp chất.Vải lọc được cố đònh trên rổ lọc.Dòch nước dừa sau
khi lọc được thu vào thùng chứa. Cặn trên vải lọc được tách ra ngoài.
- Bổ sung dinh dưỡng: SA, (NH
4
)
2
HPO
4
, đường glucose là nguồn cung cấp Nitơ,

khoáng… tao môi trường tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm.
- Môi trường sau khi bổ sung dinh dưỡng được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng
10- 15’ để tiêu diệt các vi sinh vật có trong môi trường. Sau đó làm nguội.
- Dùng acid acetic 40% chỉnh về pH = 3 - 3,5, chỉnh nhiệt độ đến 28-31
0
C (pH, nhiệt
độ thích hợp cho quá trình lên men).
Bước 2: Lên men.
Đổ môi trường vào các dụng cụ, cấy giống theo tỷ lệ 1:10. Đậy thau, chậu bằng vải
mỏng hoặc giấy báo. Giữ nhiệt độ phòng ở 28-31
o
C trong vòng 48 giờ. Trong thời gian này
tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch đang hình thành.
Bước 3
: Thu nhận và hoàn thiện sản phẩm.
Dùng vợt đề vớt khối cellulose ra khỏi dòch lên men. Sau đó rửa khối cellulose bằng
nước lạnh.
2.3 Cơ chế tạo thành sản phẩm:
- Ở điều kiện tối ưu, 1lit nước dừa (chứa khoảng 110g saccharose) sẽ tạo thành
khoảng 483g thạch dừa thô, chưa qua xử lý với độ ẩm khoảng 96-98%.
- Quá trình hình thành cellulose được nhà bác học Muhlethaler sử dụng kính hiển vi
điện tử để nghiên cứu và cho rằng: Đầu tiên các tế bào vi khuẩn sẽ tiết ra chất nhầy bao
bọc xung quanh chúng, tiếp đó là sự hình thành các sợi cellulose được polime hoá từ các
đơn phân glucose ở vò trí α-1,6 dưới tác dụng của enzym có trong bao nhầy. Các sợi này
ngày càng dày lên và được kết nối với nhau tạo thành lớp cellulose bên trong bao nhầy.
Lớp cellulose này sau đó được thoát ra khỏi tế bào hoàn toàn.
Báo cáo thí nghiệm công nghệ thực phẩm 1
Trang 17
- Dung dòch môi trường ban đầu có dạng huyền phù mòn, chuyển sang dạng rời rạc,
sau đó kết lại thành khối lớn hơn dạng gel chứa các tế bào vi khuẩn trong đó. Bộ khung

của gel là mạng lướI cellulose với thành phần chủ yếu là nước. Nó được hình thành ở mức
tối đa chỉ 30 phút sau khi có sự tiếp xúc giữa vi khuẩn Acetobacterium xylium với glucose
và oxy.

IV. BÀN LUẬN: